天線原理及選型課件

天線原理及選型天線原理及選型目錄天線原理天線分類天線主要指標(biāo)天線選型原則及流程天線新技術(shù)（主要應(yīng)用于TD-SCDMA）1目錄天線原理1目錄天線原理1.1天線的作用1.2天線工作原理1.3天線工作帶寬1.4天線極化2目錄天線原理2天線作用和安裝位置基站天饋系統(tǒng)示意圖防雷保護(hù)器主饋線（7/8’）饋線卡走線架接地裝置接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶天線調(diào)節(jié)支架板狀天線抱桿（

50~114mm）室外跳線室內(nèi)超柔跳線饋線過線窗基站天線的作用：將饋管中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化為自由空間的電磁波；反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為饋管中的高頻電磁能。3天線作用和安裝位置基站天饋系統(tǒng)示意圖防雷保護(hù)器主饋線（7/8DBS3900的BBU和RRU安裝示意圖BBU到RRU是光纖連接RRU到天線是1/2‘跳線連接減少饋線的損耗，節(jié)約成本天線作用和安裝位置（續(xù)）光纖1/2跳線4DBS3900的BBU和RRU安裝示意圖天線作用和安裝位置（目錄天線原理1.1天線的作用1.2天線工作原理1.3天線工作帶寬1.4天線極化5目錄天線原理5天線工作原理導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)；當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。6天線工作原理導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射天線工作原理（續(xù)）兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，稱為半波振子全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子將振子折合起來的，稱為折合振子1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)7天線工作原理（續(xù)）兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子1/2波長(zhǎng)波天線工作原理（續(xù)）8天線工作原理（續(xù)）8目錄天線原理1.1天線的作用1.2天線工作原理1.3天線工作帶寬1.4天線極化9目錄天線原理9天線工作帶寬無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的。通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。天線工作帶寬有幾種不同的定義：一種是指天線增益下降3dB時(shí)的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度;在移動(dòng)通信系統(tǒng)中天線工作帶寬是按后一種定義的。具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比≤1.5時(shí)，天線的工作帶寬。10天線工作帶寬無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率目錄天線原理1.1天線的作用1.2天線工作原理1.3天線工作帶寬1.4天線極化11目錄天線原理11天線極化天線的極化方向：天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向垂直極化水平極化+45度傾斜的極化-45度傾斜的極化12天線極化天線的極化方向：天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向垂直極化水極化天線13極化天線13極化天線（續(xù)）單極化天線對(duì)比單極化和雙極化天線對(duì)比垂直極化水平極化單極化雙極化水平極化波的電場(chǎng)平行于水平面，在地面上傳播時(shí)損耗大；垂直極化波的電場(chǎng)方向垂直于水平面，在地面上傳播時(shí)損耗小。為了得到分集增益，物理上單極化天線需要兩根天線，安裝會(huì)受到空間的影響。而雙極化天線內(nèi)集成了兩根天線，能夠節(jié)省安裝空間。電場(chǎng)磁場(chǎng)振子電波傳輸方向分集距離D14極化天線（續(xù)）單極化天線對(duì)比單極化和雙極化天線對(duì)比垂直極化水極化損失當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生3dB的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。15極化損失當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收極化隔離隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例1000mW(即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW)=30dB16極化隔離隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比目錄天線原理天線分類天線主要指標(biāo)天線選型原則及流程天線新技術(shù)（主要應(yīng)用于TD-SCDMA）17目錄天線原理17目錄天線分類2.1按輻射方向劃分2.2按外形劃分2.3按極化方式劃分18目錄天線分類18按輻射方向劃分定向天線全向天線19按輻射方向劃分定向天線全向天線19按外形劃分板狀天線帽形天線鞭狀天線面狀天線20按外形劃分板狀天線帽形天線鞭狀天線面狀天線20按極化方式劃分垂直極化全向天線垂直極化定向天線雙極化天線21按極化方式劃分垂直極化全向天線垂直極化定向天線雙極化天線21目錄天線原理天線分類天線主要指標(biāo)天線選型原則及流程天線新技術(shù)（主要應(yīng)用于TD-SCDMA）22目錄天線原理22目錄天線主要指標(biāo)3.1天線電氣指標(biāo)3.2天線機(jī)械指標(biāo)23目錄天線主要指標(biāo)23天線主要電氣指標(biāo)24天線主要電氣指標(biāo)24天線增益增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線在最大輻射方向與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。25天線增益增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線在最大輻射方dBd和dBi的區(qū)別2.15dB?IsotropicDipoleActualantenna天線增益為11dBi或8.85dBd

11dBi8.85dBd2.15dB2.15dBiERPEIRP26dBd和dBi的區(qū)別2.15dB?IsotropicD天線方向圖對(duì)稱半波振子方向圖頂視側(cè)視定向天線方向圖全向天線方向圖27天線方向圖對(duì)稱半波振子方向圖頂視側(cè)視定向天線方向圖全向天線方天線其它電氣指標(biāo)28天線其它電氣指標(biāo)28前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前后比越大，表示天線的定向接收性能就越好。后向功率前向功率以dB表示的前后比=10log 典型值為25dB左右

(前向功率)(反向功率)29前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前后比越大，表波束寬度在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)?！こ躺弦话阌?dB波瓣寬度。水平面方向圖60°(eg)峰值-3dB點(diǎn)-3dB點(diǎn)3dB波束寬度峰值-3dB點(diǎn)-3dB點(diǎn)15°(eg)垂直面方向圖30波束寬度在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主波束寬度（續(xù)）天線是一種能量集中的裝置，在某個(gè)方向輻射的增強(qiáng)意味著其他方向輻射的減弱。通?？梢酝ㄟ^水平面波瓣寬度的縮減來增強(qiáng)某個(gè)方向的輻射強(qiáng)度以提高天線增益。在天線增益一定的情況下，天線的水平波束寬度與垂直波束寬度成反比，其關(guān)系可以表示為：其中：Ga為天線增益，單位：dBi；β為垂直波束寬度，單位：角度；θ為水平波束寬度，單位：角度。 31波束寬度（續(xù)）天線是一種能量集中的裝置，在某個(gè)方向輻射的增強(qiáng)波束寬度（續(xù)）例如：某一全向天線，增益11dBi，水平波束寬度360°，其垂直波束寬度為：

由于設(shè)計(jì)和制造工藝上的差異，實(shí)際全向天線的垂直波束寬度往往比上述計(jì)算結(jié)果要小。兩者差別越小，說明天線設(shè)計(jì)得越好。32波束寬度（續(xù)）例如：某一全向天線，增益11dBi，水平波束波束寬度（續(xù)）天線增益與波束寬度的關(guān)系33波束寬度（續(xù)）天線增益與波束寬度的關(guān)系33固定電下頃FE天線下傾通過支架調(diào)節(jié)下頃角機(jī)械下頃機(jī)械下頃角電下頃電下頃角實(shí)際波束的下頃角度=電下頃角+機(jī)械下頃角

可調(diào)電下頃天線MERE手動(dòng)電調(diào)MERCU遠(yuǎn)端電調(diào)RE配置RCU34固天線下傾通過支架機(jī)機(jī)械下頃角電電下頃角實(shí)際波束的下頃角度天線下傾（續(xù)）機(jī)械下傾電下傾可調(diào)電下傾天線35天線下傾（續(xù)）機(jī)械下傾電下傾可調(diào)電下傾天線35若ZA表示天線的輸入阻抗，Z0為天線的標(biāo)稱特性阻抗，則天線的反射系數(shù)為，。也可以用回波損耗表示端口的匹配特性，。VSWR=1.5:1時(shí)，R.L.=13.98dB。天線駐波比9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W36若ZA表示天線的輸入阻抗，Z0為天線的標(biāo)稱特性阻抗，天線互調(diào)互調(diào)產(chǎn)生的原因：

存在磁性物質(zhì)

連接處不緊密

不同材料的金屬的接觸

相同材料的接觸表面不光滑常見影響比較大的互調(diào)：三階互調(diào)無源互調(diào)特性是指接頭，饋線，天線，濾波器等無源部件工作在多個(gè)載頻的大功率信號(hào)條件下由于部件本身存在非線性而引起的互調(diào)效應(yīng)。37天線互調(diào)互調(diào)產(chǎn)生的原因：無源互調(diào)特性是指接頭，饋線，天線，濾目錄天線主要指標(biāo)3.1天線電氣指標(biāo)3.2天線機(jī)械指標(biāo)38目錄天線主要指標(biāo)38天線的主要機(jī)械指標(biāo)天線輸入接口天線尺寸天線重量風(fēng)載荷工作溫度濕度要求雷電防護(hù)三防能力39天線的主要機(jī)械指標(biāo)天線輸入接口39目錄天線原理天線分類天線主要指標(biāo)天線選型原則及流程天線新技術(shù)（主要應(yīng)用于TD-SCDMA）40目錄天線原理40目錄天線主要指標(biāo)4.1天線選型原則4.2天線選型流程41目錄天線主要指標(biāo)41天線選型原則－城區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：站址分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，盡量減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少干擾，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。天線選取原則：工作頻率極化方式：±45°雙極化水平波束寬度60～65°增益：15～16dBi（中等增益，頻率較高時(shí)可選高增益天線，17～18dBi）下傾方式：

預(yù)置6°電下傾、或0~10°可調(diào)電下傾0~15°可調(diào)機(jī)械下傾前后比：≥25dB其他：上副瓣抑制42天線選型原則－城區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：42天線選型原則－郊區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：郊區(qū)的應(yīng)用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農(nóng)村環(huán)境之間，有的地方可能更接近城區(qū)，基站數(shù)量不少，這時(shí)覆蓋與干擾控制在天線選型時(shí)都要考慮。而有的地方可能更接近農(nóng)村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實(shí)際情況參考城區(qū)及農(nóng)村的天線選型原則天線選取原則：工作頻率雙極化和垂直極化天線均可選用水平波束寬度65°或90°一般不采用預(yù)置電下傾的天線，即使采用預(yù)置電下傾，一般下傾角也比較小一般選擇15～18dBi的中、高增益天線43天線選型原則－郊區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：43天線選型原則－農(nóng)村應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：基站分布稀疏，話務(wù)量較小，覆蓋要求廣。有的地方會(huì)采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關(guān)注的問題，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型天線選取原則：定向天線工作頻率/垂直極化/90～120°水平波束寬度/較高增益16～18dBi/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充全向天線

工作頻率/垂直極化/11dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充44天線選型原則－農(nóng)村應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：44天線選型原則－公路應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：該應(yīng)用環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動(dòng)、此時(shí)重點(diǎn)解決的是覆蓋問題。公路覆蓋以帶狀覆蓋為主，故多采用雙扇區(qū)站或“8”字形全向站；在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，旅游點(diǎn)的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站天線選取原則：定向天線

工作頻率/垂直極化/30°水平波束寬度/21dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充“8”字形天線

工作頻率/垂直極化/雙向70°水平波束寬度/14dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充心形天線

工作頻率/垂直極化/210°水平波束寬度/12dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充45天線選型原則－公路應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：45天線選型原則－公路（續(xù)）心型天線8字形天線46天線選型原則－公路（續(xù)）心型天線46天線選型原則－山區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：在偏遠(yuǎn)的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴(yán)重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大。以下這幾種情況比較常見：盆地型山區(qū)建站、高山上建站、半山腰建站、普通山區(qū)建站等天線選取原則：定向天線

工作頻率/垂直極化/90°水平波束寬度/15dBi增益/預(yù)置電下傾/零點(diǎn)填充全向天線

工作頻率/垂直極化/11dBi增益/預(yù)置電下傾/零點(diǎn)填充47天線選型原則－山區(qū)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：47天線選型原則－近海應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：話務(wù)量較少，覆蓋面廣，無線傳播環(huán)境好。對(duì)近海的海面進(jìn)行覆蓋時(shí)，覆蓋距離主要受地球球面曲率、無線傳播衰減限制?？紤]到地球球面曲率的影響，對(duì)海面進(jìn)行覆蓋的基站天線一般架設(shè)得很高，超過100m天線選取原則：定向天線工作頻率/垂直極化/30°水平波束寬度/21dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。48天線選型原則－近海應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：48天線選型原則－隧道應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：話務(wù)量不大，基本不存在干擾控制的問題，主要是天線的選擇及安裝問題。天線選取原則：小于2公里：建議選擇10-12dBi的八木/對(duì)數(shù)周期/平板天線安裝在隧道口內(nèi)側(cè)對(duì)2km以下的公路隧道進(jìn)行覆蓋；大于2公里：建議采用泄漏電纜等解決。49天線選型原則－隧道應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：49天線選型原則－室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：為解決室內(nèi)覆蓋問題，通常是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，將基站的信號(hào)通過有線網(wǎng)絡(luò)直接引入到室內(nèi)各區(qū)域，再通過各室內(nèi)天線完成信號(hào)收發(fā)，從而達(dá)到消除室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內(nèi)用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋天線選取原則：全向天線工作頻率/垂直極化/360°水平波束寬度、90°垂直波束寬度/2dBi增益平板定向天線工作頻率/垂直極化/90°水平波束寬度、60°垂直波束寬度/7dBi增益對(duì)數(shù)周期天線工作頻率/垂直極化/55°水平波束寬度、50°垂直波束寬度/11.5dBi增益50天線選型原則－室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：50目錄天線主要指標(biāo)4.1天線選型原則4.2天線選型流程51目錄天線主要指標(biāo)51天線選型工作流程⑤開始天饋方案和選型流程項(xiàng)目網(wǎng)規(guī)工程師是否為重大項(xiàng)目天饋解決方案天饋部件銷售清單總部評(píng)審總部網(wǎng)規(guī)接口人/天饋降成本專家組是地區(qū)部評(píng)審地區(qū)網(wǎng)規(guī)接口人項(xiàng)目網(wǎng)規(guī)工程師否評(píng)審?fù)ㄟ^評(píng)審?fù)ㄟ^評(píng)審否決評(píng)審否決天饋方案和天線選型通過審核①②③④核對(duì)天饋方案和型號(hào)核對(duì)天線型號(hào)項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)理否地區(qū)部行銷部部長(zhǎng)頁簽項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)理申請(qǐng)<300PCS:總部網(wǎng)設(shè)和行銷管理部部長(zhǎng)>300PCS:總部產(chǎn)品行銷部部長(zhǎng)項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)理申請(qǐng)?zhí)峁﹫?bào)價(jià)信息總部天線接口人選型結(jié)束天線選型審批不批準(zhǔn)不批準(zhǔn)批準(zhǔn)批準(zhǔn)是否成本最優(yōu)天線方案和型